탄성체의 소성변형을 위한 응력파 기반 손상위상장 접근법을 이용한 MPM 시뮬레이션 (MPM Simulation Using Stress Wave-Based Damage Phase Field Approach for Plastic Deformation of Elastic Bodies)

서지정보

· 발행기관 : 한국차세대컴퓨팅학회
· 수록지 정보 : 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 / 19권 / 5호 / 99 ~ 109페이지
· 저자명 : 김재형, 성수경, 신병석

초록

이 논문은 MPM(Material Point Method) 기반의 탄성체 소성변형 시뮬레이션의 정확도를 향상시키기 위해 응력파(Stress Wave) 속도에 대한 손상위상장(Damage Phase Field)을 MPM 시뮬레이션과 결합하는 새로운 접근법을 제시한다. 기존의 MPM 시뮬레이션은 소성변형에 대해서 각 입자의 Cauchy 응력을 계산하고 APIC(Affine Particle in Cell) 접근법을 사용하여 입자 간에 힘의 전달을 표현하였다. 그러나 각 입자의 수직 응력에 대한 아핀(affine) 연산만으로는 다양한 소성변형으로부터 물체의 연속적인 손상 진화를 표현하는데 한계가 있다. 이 한계점에 대응하기 위해 본 연구에서는 응력에 대한 미분연산을 통해 응력파 속도를 계산하여 연속적인 손상 진화를 손상위상장으로 나타내고 이를 MPM과 결합한다. 동일한 환경에서 기존 MPM과 제안한 방법의 비교 실험을 수행하였으며, 시뮬레이션한 탄성 물체의 소성변형과 손상의 시각적인 정확도가 향상되었음을 확인했다.

영어초록

We propose a new approach to combining the Damage Phase Field for Stress Wave velocity with MPM(Material Point Method) simulation to improve the accuracy of the elastic plastic deformation simulation based on the MPM. Existing MPM simulations have calculated the Cauchy stress of each particle for plastic deformation and expressed force transfer between particles using the APIC (Affine Particle in Cell) approach. However, there is a limit to expressing the continuous damage evolution of an object from various plastic deformations only by affine calculations on the vertical stress of each particle. To cope with this limitation, this study calculates the stress wave velocity through differential computation for stress to represent continuous damage evolution as a damage phase field and combines it with MPM. Comparative experiments of the proposed method with the existing MPM were conducted in the same environment, and it was confirmed that the visual accuracy of the simulating elastic object's plastic deformation and damage was improved.

참고자료

· 없음